贵州山地田间鲜烟叶搬运机设计方案优选

蒋宏婉，任仲伟，张富贵，袁森，秦辉，唐廷圆，齐正

(1.贵州理工学院 机械工程学院，贵州 贵阳 550003；2.贵州大学 机械工程学院，贵州 贵阳 550025；3.遵义市绥阳县小辉农机专业合作社，贵州 遵义 563300)

0 引言

国内在烟叶产业机械化研究中获得一定成果，主要集中在管理系统、烟叶采摘、烟叶分拣、轮式烟叶收获机、装卸机械等方面的研究[1-4]。北京德邦大为科技有限公司[5]生产的烟叶采摘机在国内属于较为先进的自走式烟草收获机械。该机器可以准确、快速地采摘烟叶，对烟叶的损伤率较低，能轻松地把烟叶从后方的存烟篮转移到烟叶拖车上，但是该机器在国内烟草采收时的适应性并不是很好，机器作业完毕后收获的烟叶还是会出现部分破损、破裂和搅碎的现象，无法再对烟叶进行分级和处理，所收获的烟叶的次品率有些大。 河南农业大学王玲等人[6]设计发明的“一种自动行走的烟草收获机”，解决了人工采收烟叶效率低下和少数半机械化收获机结构复杂、造价较高、易堵塞等问题，提供了一种机构简单的自动行走烟草收获机。 通过后期机器在田间的烟叶采收试验发现，该机器也存在着损伤烟叶的情况，而且较为严重，机器的适应性也不是很好。 贵州大学的卫韦等人[7]以贵州省晴隆县为研究对象，分析制约南方丘陵山区烟叶生产机械化发展的因素，从研发适宜的农机装备、完善农机购置补贴政策、改善烟农生产基础条件、提高农机具成本回收率等方面，提出推进南方丘陵山区烟叶生产机械化发展的思路，但还未实现机械化设计研究。

本文针对鲜烟叶运输过程中人工效率低和烟叶二次损伤等难题，结合贵州烟叶种植实际情况，设计一款环境友好型田间鲜烟叶搬运机械，对于提高烟叶生产效率、促进农民增收有重要现实意义。

1 整机结构布置

根据鲜烟叶种植地实地调研情况，因垄间距离最大尺寸仅30 cm，故提出整机结构理论可行方案如图1 所示。

图1 整机结构布置方案

A、B、C、D 方案转向机构为前或后单侧操作方向盘控制，现根据现场农民与技术人员反馈意见，将单侧方向盘设计为前后双侧方向盘操作，前后双侧可控转向即方案E。

2 驱动行走方案

按照田间地形地貌及烟叶种植情况，设计了8 个搬运机行走方案:

(1)三轮方案:双驱前转向(方案A)、后单驱前转向(方案B)、前驱前转向(方案C)、后双驱前转向(方案D)；

(2)两轮方案:前后轮独立驱动转向+左右双侧辅助轮(方案E)、前后轮同步驱动转向+左右双侧辅助轮(方案F)；

(3)四轮方案:后双驱前双转向+左右双侧辅助轮(方案G)、左右同步驱动前后独立转向+左右双侧辅助轮(方案H)。 所有理论可行方案如图2 所示。

图2 驱动行走方案

为实现搬运机垄端转弯或调头功能，方案A设计后轮驱动系统为差速结构。 但因垄间距离仅为30 cm，不便安装差速器，故将该机构取消，取而代之以软件控制实现差速功能。

因烟叶种植地形与土壤情况较复杂，既有坡度又有粘土，因此驱动轮需要双驱或四驱以保证足够动力；同时考虑转向的准确协调控制，如将驱动轮与转向轮合二为一，会存在转向轮回正困难等问题，因而为适应贵州烟叶种植的复杂土地环境兼顾作业者的便利和效率，最终选择方案G，即后双驱前双转向+左右双侧辅助轮。

3 换垄方案

换垄方案拟定3 个如图3 所示:整机移出垄端调头换垄、垄中大间隔原位换垄、垄端斜身原向换垄。

图3 搬运机换垄方案

根据烟田实地调研情况，烟田垄中大间隔情况不多，因而方案B 实用性不好；而方案A 整机调头换垄占用空间较大，烟田不能完全满足条件；因而综合考虑烟田实际情况和作业者操作便捷高效，最终优选方案C，即整机垄端斜身原向换垄。

4 结语

结合贵州烟田种植和烟农作业实际情况，对田间鲜烟叶搬运机整机结构布置方案、驱动行走方案和换垄方案进行对比分析和择优，最终择优方案为:整机结构布置优选方案E 即操作者后位跟机双侧直进直退；驱动行走优选方案G 即后双驱前双转向+左右双侧辅助轮；搬运机换垄优选方案C 即整机垄端斜身原向换垄。